ЗНАЧЕНИЕ ОКРАСКИ В МИНЕРАЛОГИИ


«Во всяком случае, между образованием минерала и его окраской имеются прочные генетические связи».
К. Д ёль т ер, 1910
«Красота красок, равно как замечательное разнообразие химического поведения элементов — в большинстве случаев вызвано поляризацией (деформацией) ионов».
К. Фаянс, 1925
Мой очерк 3 посвящен проблеме окраски минералов в той глубокой и привлекательной постановке, которую наметили еще 15 лет тому назад физики и физико-химики. Я хочу на примере цвета природных соединений показать, как претворяются глубочайшие законы строения атомов и их энергии в таком обыденном и хорошо всем известном явлении, как окраска минералов, горных пород, солей, почв и драгоценных камней.
Мы свыклись в жизни и даже в науке с этой окраской и забыли о том, что, в сущности, совсем не знаем ее причин, привыкли считать железный колчедан золотистым металлическим камнем, циркон — бурым или буро-красным, каменную соль — белой или бесцветной, окислы железа — бурыми или коричневыми; в наших минералогических исследованиях мы даяге не ставили вопроса, почему окись железа всегда буро-красная, а турмалины и бериллы — пестрой изменчивой окраски, почему медный купорос и его раствор всегда синий, а когда купорос выветрится и потеряет свою воду, он делается белым.
Между тем окраска минералов и пород является одпим из замечательнейших и характернейших признаков природных соединений. Ее значение, во-первых,— в диагностике, определении минералов, так как все наши знания и опыт минералога основываются прежде всего на учете окраски. Увидев на скале сине-зеленые потеки, минералог ожидает присутствия здесь медных или никелевых руд, а по белым выцветам судит о растворимых солях щелочей. Но минералог-геохимик идет еще дальше этих эмпирических выводов описательной минералогии; оп знает, что цвет данного минерала нередко меняется в зависимости от условий образования и что, как правило, интенсивность окраски минерала слабеет с падением температуры его образования; так, он знает, что темно-бурые, почти черные кристаллы оловянного камня связаны с высокими температурами в горячих газовых скоплениях (с пневматолизом) и что по мере охлаждения кристаллы выпадают более светлыми, желтеют или даже приобретают зеленоватую окраску. Опытный минералог по цвету минерала делает, таким образом, очень важные выводы об условиях образования камня. Его зоркий глаз отличает минералы из разных месторождений: так, неуловимые оттенки цвета, густота тона, блеск позволяют ему определить, откуда происходит тот или иной образец.
Но окраска химических соединений играет не меньшую роль, когда минералог хочет химическим путем или перед паяльной трубкой проверить свое определение и доказать присутствие того или иного металла в минерале. Цвета налетов на угле, хорошо знакомые всем обучающимся минералогии, дают минералогу верное и легкое средство для диагностики.
Окраска минералов сыграла большую роль в установлении основных законов кристаллизации горных пород; так, основоположник петрографической науки Г. Розенбуш установил такую закономерность кристаллизации, отклонения от которой он считал «противоречащими здравому смыслу». Он говорил, что «сначала кристаллизуются темные руды и окрашенные минералы, потом бесцветные». Сейчас мы знаем, что зто эмпирическое правило не только действительно оправдывается в большинстве случаев, но и может быть теоретически объяснено. Теперь нам понятно, почему это правило не должно иметь места, т. е. когда оно противно «здравому смыслу» Розенбуша. Не забудем, однако, что это правило не есть простая констатация фактов. Последовательность кристаллизации минералов в горных породах на основе современных представлений академика Левиноона-Лессинга, Ниггли, Дэли, Боуэна и других ученых играет огромную роль при дифференциации магмы, когда первые продукты кристаллизации из расплава или осаждаются на дно, или всплывают наверх. Американский физико-химик Н. Боуэн, работающий в области петрографии, построил схемы кристаллизации минералов из расплавленных пород, и правило Розенбуша проходит в этих схемах красной нитью.
Окраска минералов и горных пород приобретает особое значение при изучении совокупности природных взаимоотношений в географическом ландшафте; хотя в последнем окраска растительности, воды, цвет неба определяют самые главные черты колорита, тем не менее нельзя отрицать значения цвета скал, земли, почвы, которые столь хорошо известны художникам и несколько формально изучаются пока почвоведами, но в значительной степени определяют колоритность ландшафта, начиная от серых тонов севера и кончая яркими красками субтропиков. Я хочу отметить одно явление, на которое я обратил внимание во время поездок на автомобиле по Советскому Союзу на протяжении многих тысяч километров: окраска дороги — грунтовой или проселочной — тесно связана с почвой, подпочвой и коренными горными породами, по которым она проходит. Поэтому так непохожи одна на другую дороги, проходящие по липкой непрозрачной черной грязи южного чернозема или по зеленовато-серой твердой почве змеевиков; желтые скрипящие дороги на гранитах отличаются от красно-бурых липких глинистых проселков на известняках нашего юга.
Особенное значение имеет окраска горных пород при аэросъемке и аэроразведке. Так, в Полярной Канаде жилы радиоактивных руд разыскивались и открывались (1930 г.) с самолета по темно-красному их тону.
Окраска камня, минерала, горной породы превращается из диагностического признака в основной критерий оценки, когда мы рассматриваем драгоценные камни, самоцветы, цветные и декоративные материалы. Даже в этой области минералогии нет до сих пор ясных представлений о физической природе цвета и точных методов его исследования. Только в последние годы примитивную систематику цветов камня стремятся заменить их научно обоснованной классификацией. Такой подход позволит человеку искусственно менять окраску минералов путем физических и химических воздействий.
Глаз человека, с его необычайной способностью различать тона, сочетания и переходы окрасок, представляется столь совершенным инструментом, что цвет всегда останется основным критерием природных явлений, позволяющим сравнивать и анализировать их. Когда к глазу присоединился спектроскоп с фотографической камерой, цвет превратился в важнейший метод научного анализа. Спектры поглощения как видимой части, так и за ее пределами, вся область исследований красных и инфракрасных полос поглощения, спектры Рамана — все это лишь дальнейшее развитие более тонкого и точного изучения одного из участков колебательных движений, воспринимаемого глазом.







Материалы

Яндекс.Метрика